GPS-RTK多点校正模式精度探究

李念尚

摘要：本文介绍了RTK（Real-Time-Kinematic）定位技术的原理及其系统构成，并根据构成其系统分析其误差的来源及降低误差影响应采取的相关措施。GPS-RTK常用的校正方法有单点校正、多点校正以及参数校正，本文重点是通过分析GPSRTK在多点校正模式下不同因素对其观测精度的影响，从而为实际测量任务提供参考。

关键词：GPS-RTK；多点校正；影响因素；测量精度

1、引言：近年来，GPS- RTK技术凭借其高效率、实时性强、定位误差不累积等特点，被广泛应用于测绘生产中。虽然该技术非常的方便快捷，但因外界各种干扰因素及仪器设备误差的影响，其在定位精度上存在一定的差距。本文主要是过研究分析GPS- RTK在采用多点校正模式时，不同的天气、点间距及分布、基准站架设位置、周边环境等不同因素下對其观测精度的影响，从而为实际测量任务提供参考。

2、RTK（Real- Time- Kinematic）定位技术的原理

RTK（Real- Time- Kinematic）定位技术是以载波相位观测量为依据的实时差分测量技术，它能够实时地提供观测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并且能够达到厘米级精度。实时动态测量的基本思想是，在基准站上安置一台GPS接收机，对所有可见的GPS卫星进行连续地观测，并将其观测数据，通过无线电传输设备，实时的发送给用户观测站。在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位的原理，实时的计算并显示用户站的3维坐标及其精度。由于它具有不受地形影响，综合测绘能力强，作业集成化程度及自动化程度高等特点，在现代测量行业中已相当普及，正在逐步代替传统的测量技。

3、RTK测量系统的构成

RTK测量系统主要包括三个部分：

（1）GPS接收设备。RTK测量系统中，至少包含两台接收机，分别安置在基准站和用户站上。作业期间，基准站的接收机应连续的跟踪全部可见GPS卫星，并将观测数据通过数据传输系统实时地发送给用户站。

（2）数据传输系统。数据传输系统也称数据链，由基准站的发射台与用户站的接收台组成，它是实现动态测量的关键设备。数据传输设备，要充分保证传输数据的可靠性，其频率和功率的选择主要决定于用户站与基准站间的距离、环境质量、数据的传输速度。

（3）支持实时动态测量的软件系统。实时动态测量的软件系统应该具有快速解算，或动态快速解算整周未知数；根据相对定位原理，采用适当的数据处理方法实时解算用户站在WGS- 84中的三维坐标；根据已知转换参数，进行坐标系统的转换；解算结果质量的分析与评价；测量结果的显示与绘图等功能。

4、RTK测量误差分析

根据误差的性质分类的话，可以分为系统误差与偶然误差两类。

系统性误差主要包括卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以及大气折射的误差等。为了减弱和修正系统误差对观测结果的影响，一般根据系统误差产生的原因采取不同的措施，其中包括：

（1）引入相应的未知参数，在数据处理中联同其他未知参数一并解算；

（2）建立系统误差模型，对观测量加以修正；

（3）将不同观测站，对相同卫星的同步观测值求差，以减弱或消除系统误差的影响。

偶然误差，主要包括信号的多路径效应引起的误差和观测误差。

目前减弱多路径影响的主要措施有：

（1）安置接收机天线的环境，应避开较强的反射面，如水面，平坦光滑的地面和平整的建筑物表面等

（2）选择造型适宜且屏蔽良好的天线，如采用扼流圈天线等

（3）适当延长观测时间，削弱多路径效应的周期性影响（4）改善GPS接收机的电路设计，以减弱多路径效应的影响

5、RTK多点校正测量实施

RTK测量校正模式主要有单点校正、多点校正以及参数校正。本文主要是以徕卡GS15型号GPS在进行RTK测量，使用多点校正模式时，分析不同因素对其观测精度的影响，从而采取相关措施来满足不同精度的测量需求。

使用徕卡GS15进行GPS- RTK测量时，首先要架设基站，使用测量控制手薄，进行仪器基站连接，基站可以架设在已知点上也可以在任意点进行架设。基站连接完成后，打开流动站，再进行流动站的仪器连接，当仪器连接完成，并获得固定解后，开始对仪器进行多点校正。此时，应新建工程文件选择正确的坐标系，填好正确的当地工作地点的中央子午线，然后点击确定工程建立完毕。 再做转换参数，在移动站固定解的状态下采集多个控制点坐标，然后点”配置”里面的求转换参数，把控制点的已知坐标输入和刚刚采集的点的坐标一一对应输入手簿里面，在精度都可以的情况下，点击计算——保存，找一个控制点检验一下没有问题即可开始工作。

实验中，通过在不同天气条件下进行观测、变换基站架设位置及环境、选用不同的控制点（变换控制点个数、控制点分布情况、控制点点位精度等级、控制点间距、控制点距基准站间距等因素）进行多点匹配，获取了大量的观测数据，并通过与已知点位进行对比分得到了一些初步结论。

结论：GPS- RTK测量进行多点校正时，要选择天气晴朗，无云层遮挡时卫星信号较好；架设基准站时，要架设在测区内地势较高，视野开阔，最好是点位已知的控制点上，并能均匀控制测区范围；参予计算的控制点原则上至少要用两个或两个以上的点，且用于匹配校正的控制点应选择等级的较高，均匀分布在控制范围，距离基准点不要大于5km。综上，应根据测区内已有控制点的情况结合测量任务精度要求，合理选择基准站及使用的校正点的位置，来完成测量任务。